未焊透缺陷是工业压力管道系统中广泛存在的一种焊接缺陷,国内外对此类压力管道缺陷的研究较少。鉴于管道材料韧性较好,管道的破坏常表现为塑性极限载荷控制失效。本文以工业中常用的低碳钢压力管道为研究对象,采用有限元分析和试验研究相结合的方法,研究了缺陷深度、环向长度、轴向长度和管道径比等因素在纯内压、纯弯矩以及内压弯矩组合作用下对压力管道塑性极限载荷的影响,主要研究成果和创新点如下:(1)建立了含未焊透缺陷压力管道的有限元计算模型,编制出了适合本课题需要的有限元APDL参数设计程序。(2)对含未焊透缺陷压力管道的影响因素进行了简化,采用正交实验法制定计算方案,通过有限元分析,得到了不同尺寸未焊透缺陷压力管道在单一内压作用下的极限内压、单一弯矩作用下的极限弯矩以及在一定内压作用下的极限弯矩,研究了其塑性极限载荷随缺陷深度、环向长度、轴向长度和管道径比等影响因素的变化规律,分析了其塑性区扩展情况和失效模式。(3)在有限元分析得到的结果的基础上,分别拟合出了单一内压和单一弯矩作用下的含未焊透缺陷压力管道的极限载荷估算公式。(4)设计加工了组合载荷作用下压力管道的极限载荷试验装置,进行了极限载荷试验测试,试验结果与有限元计算结果基本一致,表明有限元建模和计算是正确的,用有限元方法计算含未焊透缺陷压力管道是可行的。(5)在有限元计算结果和试验结果的基础上,提出了含未焊透缺陷低碳钢管道在内压和弯矩作用下的安全评定方法。